¿Es el transistor el único componente electrónico en una CPU?

He estado leyendo sobre CPU recientemente y supe que todos los bloques lógicos y la memoria en la CPU pueden estar hechos de transistores. Entonces, ¿es el único componente electrónico en la CPU?

Editar (Hecho después de las dos primeras respuestas): Pero Making of CPU solo habla de proyectar diagramas de transistores (puede ser esa la parte principal). Pero, ¿cómo se agregan componentes adicionales como diodos, condensadores, etc. a la CPU?

Los bloques lógicos y los recuerdos pueden estar hechos solo de transistores. La pregunta importante es: ¿son todos los circuitos en las CPU bloques lógicos y memorias, o hay algo más?

La respuesta es que siempre hay otros circuitos. Aquí hay unos ejemplos:

• Los circuitos de protección ESD a menudo usan diodos y resistencias
• Condensadores de derivación interna : en realidad, estos pueden hacerse solo desde las puertas del transistor, pero a menudo también se hacen en las capas de metal.
• Los bloques analógicos como reguladores LDO internos, referencias de banda prohibida, comparadores de encendido y reinicio, etc., generalmente se implementan mejor con algunas resistencias entre los transistores. Es posible deshacerse de las resistencias y usar transistores al 100% en algunos de estos casos, pero no es necesariamente óptimo.
• Los osciladores internos pueden usar circuitos de tanque inductor-condensador (LC) (aunque los inductores son tan grandes que no son rentables en las CPU modernas de uso general).
• Etcétera etcétera.

Creo que hay que mirarlo al revés: las CPU están hechas con pasos (implantación, litografía, grabado, deposición de materiales). Si diseña los pasos y las capas de una manera determinada, obtiene un par CMOS (MOSFET de tipo N a la izquierda, MOSFET de tipo P a la derecha), útil para hacer inversores y luego iniciar toda la lógica, para eventualmente construir todos Bloques lógicos de CPU.

Pero las CPU necesitan otros tipos de dispositivos, para ESD o integración de memoria o lo que sea. Para eso, puede diseñar las capas de otra manera y obtener resistencias (usando las capas de polisilicio o el sustrato dopado), haciendo una línea larga de material:

Este es el quid de lo que convirtió a la tecnología IC plana en una idea tan disruptiva: a partir de simples pasos, puede construir (casi) cualquier cosa.

La mayoría de los componentes en una CPU son transistores, pero se pueden hacer otros componentes.

Un diodo está hecho de una unión PN o una unión semiconductora de metal con un nivel adecuado de dopaje en el semiconductor.

Una resistencia puede estar hecha de una larga tira de material (posiblemente metal en una de las capas de metal, posiblemente semiconductor en una capa semiconductora).

Un condensador puede estar compuesto de dos materiales conductores con una delgada capa aislante en el medio (similar a la puerta de un mosfet pero más grande).

El problema con las resistencias y los condensadores es que no hay una buena manera de hacer grandes valores en un CI. A menudo, una resistencia o condensador puede terminar ocupando la misma área que muchos transistores. A menudo es más barato en términos de área de silicio usar un transistor especial en lugar de una resistencia.

No, también hay diodos, resistencias, condensadores e inductores y quizás otros también.

Pero, ¿cómo se agregan componentes adicionales como diodos, condensadores, etc. a la CPU?

Así usted puede hacer cualquier componente electrónico de única de silicio .

El silicio tiene características interesantes. El silicio dopado es un semiconductor , lo que significa que puede hacer resistencias , porque cualquier conductor normal tiene una resistencia. Incluso se puede usar como cables, aunque no es muy eficiente. En la práctica se utilizará polisilicio , por ejemplo, los chips 8087

... consiste en una pequeña matriz de silicio, con regiones del silicio dopadas con impurezas para darles las propiedades deseadas de los semiconductores. Encima del silicio, el polisilicio (un tipo especial de silicio) formó cables y transistores. Finalmente, una capa de metal en la parte superior conectó los circuitos juntos

http://www.righto.com/2018/09/two-bits-per-transistor-high-density.html?m=1

Al juntar los semiconductores NP se forma un diodo , porque esa es la estructura de los diodos. Al poner PNP o NPN juntos se hacen transistores . Cuando se combina con oxígeno, se convierte en dióxido de silicio, que ya no conduce y puede usarse para hacer el área alrededor de los cables y elementos conductores.

Los condensadores también son muy fáciles de crear, solo un aislante (dióxido de silicio) como dieléctrico entre 2 placas conductoras (silicio).

Con transistores, resistencias y condensadores, puede hacer un amplificador operacional que luego puede usarse para simular un inductor sin bobina, con incluso menos área consumida que una bobina de inducción real. Genial, ¿no es así?

Arriba está una de las formas de crear una inductancia simulada. Puede encontrar más formas de hacerlo en las siguientes referencias

• Convertidor de impedancia general
• ¿Por qué los amplificadores operacionales reemplazan los inductores (L) en los filtros activos?
• Cree un inductor de potencia flotante simulado utilizando amplificadores operacionales estándar
• Inductancia simulada
• Simulación de inductancia utilizando opamps, filtros de segundo orden, aproximación de Butterworth

Por supuesto, si necesita más inductancia o capacitancia, es posible que deba usar una bobina o condensador externo separado.

Sí, el procesador está hecho completamente de transistores y cables.

Depende de lo que quiera decir con "componente electrónico" y "CPU". Si restringe eso a dispositivos semiconductores y a la unidad de procesamiento en sí, entonces sí, una CPU está hecha de transistores.

Si incluye E / S, tiene algunos transistores de alto voltaje y diodos de sujeción, además de celdas de protección ESD (que pueden usar transistores y / o diodos). Si permite componentes pasivos, tiene cables hechos de metal o polisilicio. Por supuesto, los diodos también se pueden hacer a partir de BJT.

Los transistores y los cables son los únicos componentes en muchos circuitos integrados, incluidos muchos chips de CPU.

Algunos microprocesadores tienen otros componentes en el mismo chip que el procesador.

Si incluye todo el chip, entonces podría tener cualquier número de componentes analógicos: diodos para la medición de temperatura, convertidores analógico a digital, reguladores de voltaje LDO, osciladores de cristal, amplificadores de detección para memoria y (quizás lo más comúnmente) circuitos de reinicio de encendido . Estos usan componentes pasivos. Las resistencias son las más comunes y vienen en muchos tipos diferentes:

• Polisilicio: baja resistencia, buena tolerancia, también se utiliza para cables
• Pozo N: alta resistencia, terrible tolerancia y tempco
• Difusión - Tipo mediocre
• Cosas raras como resistencias tempco negativas

Los condensadores tienden a ser mucho más grandes que las resistencias. Están hechos de pilas de semiconductores de óxido de metal, o poli-óxido-poli. También puede usar la capacitancia de unión PN o la capacitancia entre cables paralelos en una capa de metal.

Los inductores suelen ser demasiado grandes para usar en cualquiera de los circuitos de frecuencia más alta (> 1 GHz). Están hechos de espirales de metal.

También hay transistores extra especiales como los que se usan en la memoria flash y DRAM. Esos definitivamente están en una clase propia.

No existe un componente como el "transistor ideal" en el mundo real. Un transistor también es una resistencia, un condensador, un par de diodos, un diodo Zener de bajo voltaje, etc. Todos estos efectos secundarios participan en el trabajo de la CPU, incluso si algunos de ellos pueden ser no deseados (elementos parásitos).

Por lo tanto, la CPU no podría estar hecha de "transistores ideales", pero los transistores del mundo real pueden ser sustituidos por otros elementos necesarios. Sin embargo, en algunos casos esto no es óptimo ya que las resistencias o condensadores dedicados son más simples y funcionan mejor.